第1个回答 2020-09-01
什么是
超导体
：
硬超导体
超导体（英文名：
superconductor
），又称为
超导材料
，指在某一温度下，电阻为零的导体。在实验中，若导体
电阻的测量
值低于10-25Ω，可以认为电阻为零。 [1]
超导体不仅具有零电阻的特性，另一个重要特征是
完全抗磁性
。
人类最初发现超导体是在1911年，这一年荷兰科学家
海克·卡末林·昂内斯
（Heike
Kamerlingh
Onnes）等人发现，汞在极低的温度下，其电阻消失，呈超导状态。此后超导体的研究日趋深入，一方面，多种具有实用潜力的超导材料被发现，另一方面，对超导机理的研究也有一定进展。
目前，超导体已经进行了一系列试验性应用，并且开展了一定的军事、
商业应用
，在通信领域可以作为
光子晶体
的缺陷材料。
超导体具有三个基本特性：
完全电导性
、完全抗磁性、通量
量子化
。
完全
导电性
完全导电性又称
零电阻效应
，指温度降低至某一温度以下，电阻
突然消失
的现象。
完全导电性适用于直流电，超导体在处于
交变电流
或交变磁场的情况下，会出现交流损耗，且频率越高，损耗越大。 [1] 交流损耗是超导体实际应用中需要解决的一个重要问题，在宏观上，交流损耗由超导材料内部产生的
感应电场
与
感生
电流密度
不同引起；在微观上，交流损耗由量子化
磁通
线粘滞运动引起
。交流损耗是表征超导材料性能的一个重要参数，如果交流损耗能够降低，则可以降低超导装置的制冷费用，提高运行的稳定性。 [3]
完全抗磁性
迈斯纳效应
(2张)
完全抗磁性又称迈斯纳效应，“抗磁性”指在
磁场强度
低于
临界值
的情况下，
磁力线
无法穿过超导体，超导体内部磁场为零的现象，“完全”指降低温度达到
超导态
、施加磁场两项操作的顺序可以颠倒。完全抗磁性的原因是，超导体表面能够产生一个无损耗的抗磁超导电流，这一电流产生的磁场，抵消了超导体内部的磁场。
超导体电阻为零的特性为人们所熟知，但超导体并不等同于
理想导体
。从
电磁理论
出发，可以推导出如下结论：若先将理想导体冷却至低温，再置于磁场中，理想导体内部磁场为零；但若先将理想导体置于磁场中，再冷却至低温，理想导体内部磁场不为零。对于超导体而言，降低温度达到超导态、施加磁场这两种操作，无论其顺序如何，超导体超导体内部磁场始终为零，这是完全抗磁性的核心，也是超导体区别于理想导体的关键。 [4]
通量量子化
通量量子化又称
约瑟夫森效应
，指当两层超导体之间的
绝缘层
薄至原子尺寸时，
电子对
可以穿过绝缘层产生隧道电流的现象，即在超导体（superconductor）—
绝缘体
（insulator）—超导体（superconductor）结构可以产生超导电流。
约瑟夫森效应
约瑟夫森效应分为直流约瑟夫森效应和交流约瑟夫森效应。直流约瑟夫森效应指电子对可以通过绝缘层形成超导电流。交流约瑟夫森效应指当外加直流电压达到一定程度时，除存在直流超导电流外，还存在交流电流，将超导体放在磁场中，磁场透入绝缘层，超导结的最大超导电流随外磁场大小作有规律的变化。